分析丨SiC风口正劲，从工业领域切入未来

SiC功率器件凭借其高效率、高功率密度、高耐压及高开关频率等显著优势，正逐步取代传统的Si基功率器件，成为数据中心电源系统升级的主流趋势。

在相同输出功率的条件下，SiC器件相较于Si器件拥有更小的体积，使得数据中心运营者仅需购买更少的电源模块即可满足需求，从而显著节省空间。

SiC方案以其简约的拓扑结构，支持更高的开关频率，有效减少元器件数量和系统复杂度，进而降低BOM成本和整体体积。

SiC器件具备出色的耐压强度、高热传导率以及快速的开关速度，特别适用于高开关频率的应用场景。

在相同封装和工况下，SiC器件的芯片温度相较于Si器件更易控制，这一特性相应提升了产品的可靠性。

①应用范围扩大：随着SiC材料的进一步发展和生产成本的降低，SiC功率器件将在更多领域得到应用。

目前SiC二极管、MOSFET已经开始商业化应用。下游应用方面，导电型碳化硅功率器件主要以新能源车、充电设备和光伏、工业为主。其中在新能源汽车市场占比最高，达到63%。

②性能进一步提升：未来的SiC器件可能会在性能上进一步提升，例如更高的击穿电场、更低的导通电阻、更快的开关速度等，从而满足更苛刻的工业应用要求。

③与其他技术的融合：SiC器件可能会与其他技术（如氮化镓、人工智能等）相结合，创造出更具创新性的工业应用解决方案。

④新应用领域的开拓：除了现有的工业应用领域，SiC器件未来还可能开拓新的应用领域，例如量子计算、生物医学等。

随着SiC技术的不断进步和成本的逐渐降低，预计其在上述领域的应用将会得到进一步的拓展和深化。

预计2024年，以ChatGPT和Sora等为代表的大模型AI应用将继续蓬勃发展，数据中心服务器需求将持续增长，进而推动SiC器件的应用和需求的进一步提升。

在SiC领域稳定的材料供是成功的关键

在2022年，Qorvo与韩国晶圆制造商SKSiltronCSS签署了长期合作协议，确保了未来SiC裸片和外延片供应的稳定。

作为SiC领域的新进入者，Qorvo选择从工业市场作为切入点。

与汽车市场的激烈竞争相比，工业市场对可靠性和环境适应性等方面的要求相对较为宽松。

在储能和服务器等工业细分市场中，已经充分展示了其SiC器件的显著潜能。

随着全球减碳目标和能源转型的推进，光伏一体化系统逐渐成为市场的主流选择。

这类系统对高能效、高容量、低成本和长寿命的需求，均指向SiC，使其成为光伏储能应用的理想选择。

尽管SiC器件的初始成本可能高于传统硅器件，但从长远来看，其能效提升所带来的节能效果将使总体拥有成本（TCO）变得相当可观。

众多终端产品制造商纷纷选择采用SiC技术替代硅基工艺，以开发基于双极结型晶体管（BJT）、结栅场效应晶体管（JFET）、金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）和绝缘栅双极晶体管（IGBT）的电源产品。

然而，Qorvo研发的SiC[共源共栅结构]FET器件为这项技术带来了进一步的突破。

这些器件基于独特的[共源共栅结构]电路配置，将常开型SiC JFET器件与硅基MOSFET共同封装，形成集成的常关型SiC FET器件。

与硅基器件相比采用SiC的优势

SiC MOSFET或SiC FET相较于硅基器件，展现出显著的优势。

首先，SiC作为宽带隙材料，具备更高的击穿电压，这使得采用更薄的器件即可支持更高的电压成为可能。

除此之外，SiC相较于硅基器件的优势还包括：

对于特定电压和电阻等级，SiC能实现更高的工作频率，从而减少无源器件的体积，进一步缩减整体系统尺寸并降低成本。

对于1200V或更高的电压等级，SiC能以较低的功率损耗实现高频开关，而在此电压等级下，能胜任的硅基器件几乎不存在。

在任何给定的封装中，SiC相较于硅基产品拥有更低的导通电阻和开关损耗。

在相同设计下，SiC能为客户提供更高的效率、更优的散热性能以及更高的系统额定功率。

这些优势同样体现在Qorvo SiC FET的性能上。

作为一种先进且功能强大的器件，Qorvo SiC FET针对多种功率应用进行了优化，并带来了以下额外优势：

Qorvo SiC FET采用标准硅栅极驱动器架构，使从硅到SiC的过渡更为顺畅，同时为设计师提供了更大的灵活性。

在给定封装中，Qorvo SiC FET具备行业最低的漏-源导通电阻RDS(ON)，极大提升了系统效率。

较低的电容允许更快的开关速度，从而实现更高的工作频率，进一步减小电感器和电容器等大体积无源元件的尺寸。

与硅基IGBT相比，Qorvo SiC FET在1200V或更高的电压等级下能实现更高的工作频率。

硅基IGBT虽传统上服务于此细分市场，但通常速度较慢，仅在较低频率下使用，因此开关损耗较高。

Qorvo SiC FET器件在给定RDS(ON)的条件下具有更小的裸片尺寸，并缓解了SiC MOSFET产品中常见的栅极氧化物可靠性问题。

Qorvo的SiC FET相较于SiC MOSFET具有更低的输出电容Coss。

输出电容较低的器件在低负载电流下开关速度更快，电容充电延迟时间更短。

这意味着，由于减少了对电感器和电容器等较大体积无源元件的需求，终端设备能够实现更小的体积、更轻的重量、更低的成本，并提升功率密度。

结尾：

Yole Development预测，SiC市场规模将从2023年的10亿美元快速增长至2027年的63亿美元，2030年更将突破150亿美元，年复合增长率高达35%。

作为未来电力电子技术的重要发展方向，SiC在汽车、可再生能源等功率密度和效率极其重要的应用市场中仍然呈现加速渗透之势。

未来几年整体市场需求将维持增长态势，预估2028年全球SiCPowerDevice市场规模有望达到91.7亿美金。

数据显示，2023年全球碳化硅产业总产值约11.4亿美金，同年中国碳化硅外延设备市场规模约为13.07亿元人民币，预计到2026年将增至26.86亿元。

部分资料参考：荣格汽车制造：《特斯拉、华为、吉利在多合一SiC电驱领域有哪些发展？》，安森美：《专家解读：如何进一步推进SiC在汽车和工业市场中的应用？》，半导体行业观察：《SiC风口正劲，射频巨头Qorvo乘势而上》，Qorvo Power：《Qorvo SiC FET与SiC MOSFET优势对比》

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